Параметров качества электроэнергии

8.4.1.Общие положения

Расчеты установившихся режимов совместно системообразующей и распределительной электрической сетей выполняется с целью выявления уровней напряжения в сети и на шинах потребителей, анализа их допустимости и выбора, при необходимости, средств регулирования напряжения с целью ввода режима в допустимую область по уровням напряжений.

Расчеты установившихся режимов следует выполнять с использованием современных программных комплексов.

Основными этапами расчета и анализа режимов являются следующие:

- составление схем замещения и расчет их параметров для наиболее экономичных вариантов сети;

- расчет нормальных и послеаварийных установившихся режимов;

- анализ уровней напряжений в узлах сети и выбор средств регулирования напряжений в узлах сети на шинах потребителей;

- результаты расчетов нормальных и послеаварийных режимов наносятся на схему сети с указанием всех параметров установившихся режимов (векторов напряжений узлов сети, потоков мощностей в начале и конце каждого участка сети, потерь мощности на каждом участке сети и генерации линий электропередачи).

В соответствии с ГОСТ 13109 – 97 напряжения на шинах потребителей в нормальных режимах должны находиться в интервале от 0,95 до 1,05 а в послеаварийных режимах в интервале от 0,90 до 1,10 где – номинальное напряжение потребителей.

Потребители электроэнергии могут находиться непосредственно на шинах низшего напряжения подстанций или могут быть удалены от них, поэтому на шинах низшего напряжения подстанций должны быть заданы требуемые напряжения () с учетом компенсации падения напряжения от шин подстанций до шин потребителей. В таком случае на шинах низшего напряжения подстанций напряжения в нормальных режимах должны находиться в интервале от 0,95 до 1,05 , а в послеаварийных в интервале от 0,90 до 1,10

При анализе уровней напряжений на шинах низшего напряжения подстанций могут возникать различные ситуации.

1. Напряжения на шинах подстанции находятся в допустимой зоне, но их значения не равны требуемым. В этом случае для обеспечения более экономичной работы потребителей следует выбрать рациональные регулировочные ответвления понижающих трансформаторов, обеспечивающие на шинах низшего напряжения подстанции уровни напряжений, по возможности наиболее близкие к требуемым.

2. Напряжения на шинах подстанции лежат вне допустимой зоны. В этой ситуации необходимо первоначально использовать имеющиеся средства централизованного, затем местного регулирования напряжений. Если при этом не удается обеспечить требования ГОСТ-13109 на качество электроэнергии, то необходимо выбрать и установить дополнительные средства регулирования напряжений.

8.4.2. Анализ параметров качества электроэнергии

Проверку качества электроэнергии на шинах потребителей предпочтительнее начинать с выявления видов длительных установившихся режимов, в которых следует ожидать наибольшее понижение напряжений на шинах потребителей. В рассматриваемой сети таким режимом, очевидно, будет режим отключения одного из автотрансформаторов связи системообразующей и распределительной сетей. Для оценки параметров качества электроэнергии выполнен расчет установившегося режима отключения одного из автотрансформаторов связи с использованием программного комплекса RASTR для IBM PC. Результаты расчета уровней напряжений на шинах потребителей до централизованного регулирования напряжения и после его использования приведены в табл. 8.30. Здесь в качестве централизованного регулирования напряжения применяется регулирование с помощью РПН автотрансформатора связи системообразующей и распределительной сетей.

Таблица 8.30

Напряжения на шинах потребителей после централизованного

регулирования напряжения (отключение автотрансформатора связи)

Узел
Требуемое напряжение	10,3	10,2	10,3		10,1	10,5
Напряжение до регулирования	8,47	8,67	8,09	8,21	7,87	8,97
Отклонение напряжения на шинах подстанции от требуемого, %	-17,8	-15,0	-21,5	-17,9	-22,1	-14,6
Централизованное регулирование (РПН автотрансформатора в узле 7, n = +6)	9,83	10,14	9,52	9,61	9,34	9,16
Отклонение напряжения на шинах подстанции от требуемого, %	-4,6	-0,6	-7,6	-3,9	-7,5	-12,8

Как видно из табл. 8.30, при отключении одного из автотрансформаторов связи на шинах низшего напряжения оставшегося в работе автотрансформатора не соблюдаются требования ГОСТ-13109 на качество электроэнергии. Напряжение в узле 711 в послеаварийном режиме понижается более чем на 10%, отклонение от номинального напряжения составляет 12,8%, что недопустимо. Поэтому необходимо выбрать и установить дополнительные средства регулирования напряжений. В качестве таковых можно рассматривать установку в узле 711 батареи статических конденсаторов или линейного регулятора. С учетом дефицита реактивной мощности в распределительной сети, принято решение об установке в узле 711 батареи статических конденсаторов.

Выбор мощности батареи статических конденсаторов выполнен с использованием программного комплекса RASTR. При выборе мощности батареи статических конденсаторов следует определить минимальную мощность батареи, обеспечивающую соблюдения требований ГОСТ-13109 на качество электроэнергии. Такой подход позволит установить необходимую батарею статических конденсаторов при наименьших капитальных вложениях.

Для выбора минимально возможной мощности батареи статических конденсаторов с использованием комплекса RASTR в узле установки батареи следует зафиксировать модуль минимально допустимого напряжения для наиболее тяжелого послеаварийного режима и задать широкие диапазоны варьирования генерации реактивной мощности в узле. Тогда, после расчета установившегося режима, в узле будет определена минимальная генерация реактивной мощности.

Для выбора минимально возможной мощности батареи статических конденсаторов в узле 711 зафиксирован модуль минимально допустимого напряжения для послеаварийного режима (0,90 = 9,45 кВ) и задан широкий диапазон генерации реактивной мощности. После расчета установившегося режима определена минимальная мощность батареи статических конденсаторов, =17,6 МВАр.

Для выбора стандартных типа и мощности батареи статических конденсаторов необходимо выполнить пересчет минимальной мощности к номинальному напряжению батареи [4],

Далее принято решение об установке в узле 711 двух батарей статических конденсаторов типа КС2-1,05-125 с номинальной мощностью = 2х10,5 МВАр и номинальным напряжением 10 кВ. Общая стоимость батарей в ценах 1990 года составляет 80 тыс. рублей.

При расчетах установившихся режимов батареи статических конденсаторов представляются схемой замещения, состоящей из неизменной емкостной проводимости на землю, которая определяется по формуле [4]:

(8.19)

Величина генерации реактивной мощности батареи статических конденсаторов квадратично зависит от напряжения в точке включения батареи в сеть.

Емкостная проводимость двух батарей статических конденсаторов типа КС2-1,05-125 с суммарной номинальной мощностью = 2х10,5 МВАр, установленных в узле 711, составляет

Уровни напряжений на шинах потребителей после установки батареи статических конденсаторов, централизованного и местного регулирования напряжений приведены в табл. 8.31.

Таблица 8.31

Напряжения на шинах потребителей после установки 2хКС2-1,05-125 и

регулирования напряжения (отключение автотрансформатора связи)

Узел
Требуемое напряжение	10,3	10,2	10,3		10,1	10,5
Установка БСК в узле 711	8,78	9,01	8,42	8,54	8,22	9,58
Централизованное регулирование (РПН автотрансформатора в узле 7, n = +6)	10,17	10,50	9,87	9,96	9,71	9,71
Местное регулирование (РПН понижающих трансформаторов)	10,35	10,13	10,23	9,95	10,06	9,71
Регулировочное ответвление	-1	+2	-2		-2	-
Отклонение напряжения на шинах подстанции от требуемого, %	+0,5	-0,7	-0,7	-0,5	-0,4	-7,5

Результаты расчета установившегося режима совместно для системообразующей и распределительной сетей при отключении автотрансформатора связи с указанием всех требуемых параметров установившегося режима указаны на схеме и приведены на рис. 8.24.

Проверка качества электроэнергии на шинах потребителей в нормальном максимальном режиме выполняется с учетом установленной батареи статических конденсаторов, централизованного, а затем местного регулирования напряжений. Результаты анализа качества электроэнергии приведены в табл. 8.32. Результаты расчета максимального режима совместно для системообразующей и распределительной сетей приведены на рис. 8.25.

Таблица 8.32

Напряжения на шинах потребителей в максимальном режиме

Узел
Требуемое напряжение	10,3	10,2	10,3		10,1	10,5
Напряжение до регулирования	9,34	9,61	9,01	9,11	8,82	10,04
Централизованное регулирование (РПН автотрансформатора в узле 7, n = +5)	10,49	10,84	10,2	10,29	10,05	10,1
Местное регулирование (РПН понижающих трансформаторов)	10,3	10,28	10,38	10,1	10,05	10,09
Регулировочное ответвление	+1	+3	-1	+1		-
Отклонение напряжения на шинах подстанции от требуемого, %		+0,8	+0,8		-0,6	-3,9

При установке батареи статических конденсаторов необходимо выполнять проверку уровней напряжений в режиме минимальных нагрузок. Такая проверка выполнена, напряжение в узле 711 составляет 10,67 кВ, таким образом отклонение напряжения от требуемого 10,5 кВ не превышает допустимого ГОСТ-13109-97 для нормальных режимов.

Кроме перечисленных выше режимов, интерес представляет послеаварийный режим отключения одного их блоков на ГРЭС. Это обусловлено тем, что рассматриваемая часть энергосистемы является дефицитной, в режиме отключения блока на ГРЭС дефицит активной мощности в сети весьма велик и составляет около 500 МВт, для сравнения мощность оставшихся в работе блоков около 400 МВт.

Для обеспечения транзита мощности из соседней системы (базисный узел) и поддержания номинальных напряжений на шинах работающих блоков необходимо выполнить регулирование напряжения в балансирующем базисном узле 1. Напряжение в узле 1 поднято до 235 кВ, в остальных режимах напряжение базисного узла 230 кВ.

Проверка качества электроэнергии на шинах потребителей в режиме отключения блока выполняется с учетом установленной батареи статических конденсаторов с применением централизованного, а затем местного регулирования напряжений. Результаты анализа качества электроэнергии приведены в табл. 8.33. Результаты расчета максимального режима совместно для системообразующей и распределительной сетей приведены на рис. 8.26.

Таблица 8.33

Напряжения на шинах потребителей в режиме отключения блока на ГРЭС

Узел
Требуемое напряжение	10,3	10,2	10,3		10,1	10,5
Регулирование напряжения базы	9,46	9,74	9,13	9,24	8,95	10,15
Централизованное регулирование (РПН автотрансформатора в узле 7, n = +4)	10,4	10,74	10,1	10,19	9,94	10,2
Местное регулирование (РПН понижающих трансформаторов)	10,21	10,18	10,28		10,12	10,2
Регулировочное ответвление	+1	+3	-1	+1	-1	-
Отклонение напряжения на шинах подстанции от требуемого, %	-0,9	-0,2	-0,2		+0,2	-2,9

Как видно из табл. 8.33 на шинах потребителей в режиме отключения блока на ГРЭС во всех узлах отклонения напряжений не превышают допустимых значений и соблюдаются требования ГОСТ-13109 на качество электроэнергии.